DE3634129A1 - METHOD AND REACTOR FOR CHEMICAL EVAPORATION - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das chemische Ablagern eines von einem Gas mitgeführten oder getragenen Materials auf ein festes Substrat, und insbesondere auf einen Reaktor für die chemische Dampfabscheidung oder das chemische Aufdampfen, der eine axiale Symmetrie aufweist.The invention relates generally to the chemical Deposition of a gas carried or carried by a gas Material on a solid substrate, and in particular on a Reactor for chemical vapor deposition or that chemical vapor deposition, which has an axial symmetry.

Es ist bekannt, eine chemische Dampfabscheidung von Materialien, z. B. eine epitaxiale chemische Dampfabscheidung, dadurch herbeizuführen, daß ein Gas, das die Reaktionsstoffe enthält, über ein festes Substrat geleitet wird. Das Gas enthält das Material, das auf dem Substrat niedergeschlagen oder abgeschieden werden soll. Das feste Substrat muß im allgemeinen auf erhöhter Temperatur gehalten werden, damit die Reaktion mit der Oberfläche unterstützt und aufrechterhalten wird. Die Abscheidung kann typischerweise in einem Behälter durchgeführt werden, der die Gasströmung über ein Substrat hinweg, das auf einem nachstehend als Basis bezeichneten Suszeptor angeordnet worden ist, oder, typischer, über eine Vielzahl von Substraten auf einem Suszeptor hinweg, verursacht. Chemical vapor deposition of materials, e.g. B. an epitaxial chemical vapor deposition, by causing a gas that the Contains reactants, passed over a solid substrate becomes. The gas contains the material that is on the substrate to be put down or deposited. The solid Substrate must generally be kept at an elevated temperature so that the reaction with the surface is supported and is maintained. The deposition can typically be carried out in a container which the gas flow across a substrate on a arranged below as the base susceptor or, more typically, across a variety of substrates on a susceptor.  

Bei den bekannten Reaktoren für das chemische Aufdampfen können verschiedene Probleme auftreten. Es ist typisch, daß die Abscheidereaktion mit dem Substrat Dampfabscheidungsmaterialien aus dem Gasfluß entfernt und zu einer Änderung der Konzentration des Reaktionsmittels in dem Gas führt. Da das Gas gezwungen wird, über ein Scheibensubstrat hinweg zu strömen, kann die Konzentrationsänderung zu einer ungleichmäßigen abgeschiedenen Schicht führen. Diese Ungleichförmigkeit von Abscheidungsschichten kann für eine Vielzahl von Substraten, aber auch über ein einzelnes Substrat hinweg auftreten. Darüber hinaus haben derzeit benutzte Systeme eine begrenzte Kapazität hinsichtlich der Schaffung einer gleichmäßigen Temperatur für eine Vielzahl von Substraten oder auch für ein einzelnes Substrat. Die Gleichförmigkeit der Temperatur wird typischerweise dadurch geschaffen, daß dem Substrat eine große thermische Masse zugeordnet ist. Die große thermische Masse und die damit verbundene thermische Trägheit können Ungleichförmigkeiten in der Temperaturverteilung des Substrats herabsetzen. Die große thermische Masse begrenzt jedoch die Geschwindigkeit, mit welcher das Substrat auf thermisches Gleichgewicht gebracht werden kann, und kann demzufolge einen nachteiligen Effekt auf die für die Bearbeitung der Substrate erforderliche Zeit haben. Die große thermische Masse kann daher direkt die Produktivität betreffen.In the known reactors for chemical vapor deposition various problems can arise. It is typical that the deposition reaction with the substrate vapor deposition materials removed from the gas flow and into a Change in the concentration of the reactant in the Gas leads. As the gas is forced over a disc substrate Flowing away can change the concentration to an uneven deposited layer to lead. This non-uniformity of deposition layers can be used for a variety of substrates, but also over one single substrate occur. Beyond that Systems currently in use have limited capacity creating a uniform temperature for one Variety of substrates or for a single substrate. The temperature uniformity is typical created by making the substrate a large one thermal mass is assigned. The great thermal mass and the associated thermal inertia can cause non-uniformities in the temperature distribution of the substrate belittle. The large thermal mass limits however, the speed at which the substrate is applied thermal balance can, and can consequently an adverse effect on those for editing of the substrates have the required time. The size thermal mass can therefore directly affect productivity.

Des weiteren können die Reaktoren für chemisches Aufdampfen, die gegenwärtig für die epitaxiale Abscheidung benützt werden, eine Selbstdotierung ermöglichen, d. h. eine Dotierung des Abscheide- oder Niederschlagsmaterials, die von Dotiermittel herrührt, das von der entgegengesetzten Seite des typischerweise hoch dotierten Substrats abdampft. Bei den bekannten Reaktoren mußte große Sorgfalt auf die Abdichtung der entgegengesetzten Seite des Substrats angewendet werden, um die Autodotierung zu verhindern.Furthermore, the reactors for chemical vapor deposition, which is currently used for epitaxial deposition become self-funding, d. H. a grant of the deposition or precipitation material, which by Dopant stems from the opposite side of the typically highly doped substrate evaporates. At The known reactors had to take great care in sealing applied to the opposite side of the substrate  to prevent auto-doping.

Es wurde versucht, die Produktivität von Reaktoren zum chemischen Aufdampfen dadurch zu erhöhen, daß die Reaktoren hinsichtlich ihrer Abmessungen vergrößert wurden, um mehr Substratmaterial aufnehmen zu können. Diese Vergrößerung führte zu einer erhöhten Verunreinigung des Substrats mit Partikeln. Die Partikelsubstanz stammte von unerwünschten Materialablagerungen an den Reaktorwänden, Ablagerungen, die sich von den Wänden lösen und in die Abscheidezone gelangen können.Attempts have been made to increase the productivity of reactors chemical vapor deposition increase in that the reactors have been enlarged in size to to be able to absorb more substrate material. This enlargement led to increased contamination of the substrate with particles. The particle substance came from unwanted material deposits on the reactor walls, Deposits that detach from the walls and into the Separation zone can reach.

Bei typischen chemischen Aufdampfsystemen können die Zusammensetzung des gasförmigen Materials, die Temperatur und die Selbstdotierung gesteuert werden, doch suchte man nach einer zusätzlichen Steuerung des Abscheide- oder Aufdampfprozesses.In typical chemical vapor deposition systems, the composition of the gaseous material, the temperature and self-doping can be controlled, but you searched after additional control of the deposition or vapor deposition process.

Kürzlich wurde die Möglichkeit der Anwendung einer axial symmetrischen Gasströmung über jedes Substrat zur Schaffung eines zufriedenstellenderen chemischen Dampfabscheideprozesses untersucht. Mit der axial symmetrischen Strömung und passenden Randbedingungen ist eine gleichmäßigere Niederschlagsschicht zu erzielen. Die Abscheidung auf einer einzelnen Scheibe (wafer) erlaubt eine Flexibilität in der Methode des Erhitzens, womit Heiz- und Kühlzeiten herabgesetzt werden können. Der axial symmetrische Gasfluß hat den zusätzlichen Vorteil, daß die Selbstdotierung, d. h. die unerwünschte Dotierung der abgeschiedenen oder niedergeschlagenen Schicht durch Atome aus dem hoch dotierten Substrat, vermindert werden kann. Hinzu kommt, daß es die axial symmetrische Gasströmung erlaubt, größere Substrate zu verwenden, was zu Einscheiben-Reaktoren führt. Die Einscheiben-Reaktoren zeigten die Tendenz, die Verunreinigung von Abscheideregionen auf dem Substrat mit Partikeln zu reduzieren. Recently the possibility of applying an axial creating symmetrical gas flow over each substrate a more satisfactory chemical vapor deposition process examined. With the axially symmetric Flow and appropriate boundary conditions is a more uniform To achieve precipitation layer. The deposition on a single wafer allows flexibility in the method of heating, with heating and cooling times can be reduced. The axially symmetrical Gas flow has the additional advantage that self-doping, d. H. the unwanted doping of the deposited or deposited layer by atoms from the high doped substrate, can be reduced. Come in addition, that the axially symmetrical gas flow allows larger ones To use substrates, which leads to single-disc reactors. The single-disc reactors showed a tendency to contaminate of deposition regions on the substrate with particles to reduce.  

Es bestand daher ein Bedürfnis für einen chemischen Aufdampf- oder Dampfabscheide-Reaktor, der sich der Vorteile einer axial symmetrischen Gasströmung bedienen und zusätzlich eine gleichmäßige Beheizung bewirken kann, so daß dem Substrat eine kleine thermische Masse zugeordnet werden kann.There was therefore a need for chemical vapor deposition or vapor deposition reactor, which takes advantage operate an axially symmetrical gas flow and additionally can cause uniform heating, so that a small thermal mass can be assigned to the substrate.

Ein Ziel der Erfindung besteht daher darin, einen verbesserten Reaktor für die chemische Dampfabscheidung oder das chemische Aufdampfen zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an improved one Reactor for chemical vapor deposition or to create chemical vapor deposition.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Reaktor zum chemischen Aufdampfen für ein axial symmetrisches Substrat zu schaffen.Another object of the invention is a reactor for chemical vapor deposition for an axially symmetrical To create substrate.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Prozess der chemischen Dampfabscheidung zu schaffen, der eine axial symmetrische Geometrie hat.Another object of the invention is a process chemical vapor deposition to create one has axially symmetrical geometry.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gleichmäßigen Erhitzen eines Substrats mit Kreisgeometrie zu schaffen.Another object of the invention is a device and a method for uniform heating to create a substrate with circular geometry.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Reaktor für die chemische Dampfabscheidung zu schaffen, der eine Vorrichtung aufweist, die fähig ist, eine zusätzliche Steuerung des Abscheideprozesses herbeizuführen.Another object of the invention is a reactor for chemical vapor deposition to create the has a device capable of an additional one To control the deposition process.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Aufdampfreaktor zu schaffen, bei dem die Gasströmung, die das Reaktionsmaterial über das Substrat führt, eine aixale Symmetrie aufweist. Another object of the invention is a vapor deposition reactor to create where the gas flow that the reaction material leads over the substrate, an aixale Has symmetry.  

Die vorstehenden und weitere Ziele der Erfindung werden gemäß der Erfindung durch eine Vorrichtung erreicht, die eine kreisförmige Reaktionskammer für das chemische Aufdampfen von Materialien auf ein im wesentlichen kreisförmiges Substrat aufweist. Das kreisförmige Substrat wird auf einer Basis von einem Säulenfuß oder Ständer getragen. Gas, das das auf dem Substrat abzuscheidende Material führt, wird durch eine Vorrichtung, die in einem steuerbaren Abstand von dem Substrat angeordnet ist, mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit senkrecht gegen die Substratoberfläche gerichtet. Das Gas wird zu einem im wesentlichen axial symmetrischen Fluß über die Oberfläche des Substrats gezwungen. Für die Beheizung des Substrats und der zugehörigen Apparatur auf eine gleichmäßige Temperatur ist eine Strahlungs-Heizvorrichtung vorgesehen. Die von der Heizvorrichtung geschaffene gleichmäßige Temperatur läßt es zu, daß das Substrat und der zugehörige Apparat eine verhältnismäßig kleine thermische Masse haben. Die kleine thermische Masse erlaubt es, daß das thermische Gleichgewicht rasch für eine gewählte Substrattemperatur erreicht wird. Der das Substrat tragende Ständer kann zur weiteren Vergleichmäßigung der Temperatur und der Abscheidung gedreht werden. Zur Verringerung der Selbstdotierung der abgeschiedenen Schicht kann eine zusätzliche Gasströmung eingeführt werden.The above and other objects of the invention will be achieved achieved according to the invention by a device which a circular reaction chamber for chemical vapor deposition of materials to a substantially circular Has substrate. The circular substrate will supported on a base by a pedestal or stand. Gas, which is the material to be deposited on the substrate leads through a device that is controllable in a Distance from the substrate is arranged with im substantially uniform speed perpendicular to directed the substrate surface. The gas becomes too a substantially axially symmetrical flow across the Forced surface of the substrate. For heating the Substrate and the associated equipment on a uniform A radiant heater is provided for temperature. The uniform created by the heater Temperature allows the substrate and the associated apparatus a relatively small thermal Have mass. The small thermal mass allows that the thermal equilibrium quickly for a chosen substrate temperature is achieved. The one bearing the substrate Stand can be used to further even out the temperature and the deposition can be rotated. To reduce the self-doping of the deposited layer can be a additional gas flow are introduced.

Die vorstehenden und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich in näheren Einzelheiten aus der nachstehenden Erörterung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:The foregoing and other features of the invention result in more detail from the following Discussion of exemplary embodiments with reference to the drawing. The drawing shows:

Fig. 1 die Kammern eines erfindungsgemäßen Dampfabscheidereaktors, schematisch in auseinandergezogener Anordnung dargestellt, Fig. 1, the chambers of a Dampfabscheidereaktors according to the invention, schematically illustrated in exploded,

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht der Kammern des erfindungsgemäßen Dampfabscheidereaktors, Fig. 2 is a schematic cross-sectional view of the chambers of Dampfabscheidereaktors according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Reaktorkammer, die weitere Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsform wiedergibt, und Fig. 3 is a schematic cross-sectional view of the reactor chamber of the invention, which shows further details of the preferred embodiment, and

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des säulenfußförmigen Ständers für die Schaffung einer zusätzlichen Gasströmung zum Vermindern der Selbstdotierung des auf dem Substrat niedergeschlagenen Materials. Fig. 4 is a cross-sectional view of the columnar stand for creating an additional gas flow to reduce the self-doping of the material deposited on the substrate.

Die Fig. 1 zeigt in auseinandergezogener perspektivischer schematischer Darstellung die Vorrichtung, die die Reaktorkammern für die chemische Dampfabscheidung oder das chemische Aufdampfen aufweist. Die Reaktorkammervorrichtung weist eine obere und eine untere Heizkammer 60 auf. Den beiden Heizkammern ist eine Vielzahl von Strahlungs- Heizelementen 50 zugeordnet. Die Heizelemente sind typischerweise langgestreckte Lampen, und die einzelnen Kammern können bei der bevorzugten Ausführungsform rechteckig sein. Selbstverständlich können auch andere Kammergeometrien zur Anwendung gelangen. Die Lampen sind durch Öffnungen in den Kammerwandungen hindurch eingesetzt und im wesentlichen parallel zu den anderen darin befindlichen Lampen sowie in einer Ebene parallel zu dem Substrat 10 angeordnet. Die obere und die untere Kammer sind im wesentlichen so angeordnet, daß sich die Lampenanordnung einer jeden Kammer unter einem rechten Winkel zu der anderen Lampenanordnung erstreckt. Das Substrat 10 und die zugehörige Aufnahmebasis 15 sind in dem Reaktor von einem säulenfußartigen Ständer 80 getragen. Das Gas 11, das die auf dem Substrat 10 abzuscheidenden Materialien mit sich führt, wird mittels einer Vorrichtung 70 in den Reaktor eingebracht. Die Vorrichtung 70 besteht im allgemeinen aus Quarz (damit die Wärmestrahlung durchgelassen wird) und weist eine Kammer auf, in die das Gas 11 eingeführt wird. Die Vorrichtung 70 hat eine der Substratoberfläche zugewendete und im wesentlichen parallel zu dieser ausgerichtete Oberfläche. Die Oberfläche weist eine Vielzahl von Öffnungen auf, die es ermöglichen, daß das Gas in einem im wesentlichen gleichförmigen Fluß zum Substrat hin austritt. Fig. 1 shows an exploded perspective schematic representation of the apparatus comprising the reactor chambers for the chemical vapor deposition or chemical vapor deposition. The reactor chamber device has an upper and a lower heating chamber 60 . A large number of radiation heating elements 50 are assigned to the two heating chambers. The heating elements are typically elongate lamps, and the individual chambers can be rectangular in the preferred embodiment. Of course, other chamber geometries can also be used. The lamps are inserted through openings in the chamber walls and are arranged essentially parallel to the other lamps located therein and in a plane parallel to the substrate 10 . The upper and lower chambers are generally arranged so that the lamp assembly of each chamber extends at right angles to the other lamp assembly. The substrate 10 and the associated receiving base 15 are supported in the reactor by a column-like stand 80 . The gas 11 , which carries with it the materials to be deposited on the substrate 10 , is introduced into the reactor by means of a device 70 . The device 70 is generally made of quartz (to allow heat radiation to pass through) and has a chamber into which the gas 11 is introduced. The device 70 has a surface facing the substrate surface and oriented substantially parallel to it. The surface has a plurality of openings which allow the gas to exit the substrate in a substantially uniform flow.

Die Fig. 2 zeigt den Reaktor für die chemische Dampfabscheidung im Querschnitt. Die Lampen 50 in den beiden Heizkammern 60 ergeben eine gleichmäßige Beheizung des Substrats 10 und der zugehörigen Basis 15. In Fig. 2 sind die Lampen 50 nicht in zueinander senkrechter Anordnung dargestellt, damit zwei Heizlampenanordnungen zu erkennen sind. Bei der unteren Heizlampenanordnung richten Parabol- Reflektoren die Strahlungsenergie zur Basis 15 und zum zugehörigen Substrat 10. Bei der oberen Kammer 60 in Fig. 2 sind den äußeren Heizlampen 50 Parabol-Reflektoren zugeordnet. Die inneren Heizlampen befinden sich vor einem ebenen Bereich 52. Der ebene Bereich und die Parabol-Reflektoren sind mit hochgradig reflektierendem Material überzogen, um die Strahlung auf die Substrat-Basis-Kombination zu richten. Die Substrat/Basis-Kombination wird von einem säulenfußartigen Ständer 80 getragen, und die Basis des Ständers erstreckt sich durch eine Heizkammer 60 (in Fig. 2 nicht dargestellt). Die Vorrichtung 70 zum Zuführen des das abzuscheidende Material enthaltenden Gases zum Substrat weist einen Einlaß für die Aufnahme des Gases 11 und eine Vielzahl von Öffnungen 74, die das Gas gleichförmig zum Substrat 10 hin richten, auf. Bei der im einzelnen nicht dargestellten Vorrichtung 90 handelt es sich um eine Vorrichtung zum Abziehen des Gases aus der Abscheidekammer in solcher Weise, daß die axiale Symmetrie des Gasflusses erhalten bleibt. Die Vorrichtung 90 kann eine Vielzahl von Öffnungen aufweisen, wobei die Hauptfunktion darin besteht, den Gasfluß zu steuern. Die Vorrichtung 90 schafft auch eine Wärmeverlustquelle, die die Gleichförmigkeit der Temperatur über die Substrat/Basis- Kombination hinweg beinhaltet. Die Fig. 3 zeigt eine detailliertere Ausführung der Reaktorkammer. Die Kammern 60 enthalten Lampen 50, die elektrisch und mechanisch durch Kupplungseinrichtungen 51 an die übrige Vorrichtung angeschlossen sind und denen ein reflektierender Bereich gemäß Fig. 2 zugeordnet sein kann. Die Vorrichtung 70 weist eine erste Materialplatte 72 und eine zweite Materialplatte 71 auf. Die Materialplatte 71 erstreckt sich im wesentlichen parallel zum Substrat 10 und ist mit einer Vielzahl von Öffnungen versehen, die das Gas 11 zum Substrat hin richten. Das Substrat 10 ist von einem Ständer 80 getragen. Das Gas wird gezwungen, an einer Vielzahl von Leitplatten 91 vorbeizuströmen, um einen axial symmetrischen Fluß aufrechtzuerhalten. Das Substrat und der obere Teil des Ständers sind im wesentlichen von der Platte 71, der Platte 75 und Außenflächen 76 umschlossen, um den Gasfluß einzuschränken. Das Gas kann ebenfalls durch eine Vielzahl von Öffnungen aus der Einfassung abgezogen werden. Das Gehäuse 8 ist mit den Heizkammern 60 gekoppelt und weist eine zusätzliche, nicht dargestellte Vorrichtung für den Anschluß an die oberen und unteren Teile der Reaktorkomponenten und zum Tragen der inneren Einfassungsvorrichtung auf. Fig. 2 shows the reactor for the chemical vapor deposition in cross section. The lamps 50 in the two heating chambers 60 result in uniform heating of the substrate 10 and the associated base 15 . In FIG. 2, the lamps 50 are not shown in a vertical arrangement to each other, so that two Heizlampenanordnungen can be seen. In the lower heating lamp arrangement, parabolic reflectors direct the radiation energy towards the base 15 and the associated substrate 10 . In the upper chamber 60 in FIG. 2, 50 parabolic reflectors are assigned to the outer heating lamps. The inner heating lamps are located in front of a flat area 52 . The flat area and the parabolic reflectors are coated with highly reflective material in order to direct the radiation onto the substrate-base combination. The substrate / base combination is supported on a columnar base 80 and the base of the base extends through a heating chamber 60 (not shown in FIG. 2). The device 70 for supplying the gas containing the material to be deposited to the substrate has an inlet for receiving the gas 11 and a multiplicity of openings 74 which direct the gas towards the substrate 10 . The device 90 , not shown in detail, is a device for withdrawing the gas from the separation chamber in such a way that the axial symmetry of the gas flow is maintained. Device 90 may have a plurality of openings, the primary function of which is to control gas flow. The device 90 also provides a heat loss source that includes temperature uniformity across the substrate / base combination. FIG. 3 shows a more detailed embodiment of the reactor chamber. The chambers 60 contain lamps 50 , which are electrically and mechanically connected to the rest of the device by means of coupling devices 51 and to which a reflective area according to FIG. 2 can be assigned. The device 70 has a first material plate 72 and a second material plate 71 . The material plate 71 extends essentially parallel to the substrate 10 and is provided with a multiplicity of openings which direct the gas 11 towards the substrate. The substrate 10 is carried by a stand 80 . The gas is forced to flow past a plurality of baffles 91 to maintain an axially symmetrical flow. The substrate and the upper part of the stand are essentially enclosed by the plate 71 , the plate 75 and outer surfaces 76 in order to restrict the gas flow. The gas can also be withdrawn from the enclosure through a plurality of openings. The housing 8 is coupled to the heating chambers 60 and has an additional device, not shown, for connection to the upper and lower parts of the reactor components and for carrying the inner casing device.

Die Fig. 4 zeigt eine Möglichkeit zum Verhindern einer Selbstdotierung des Niederschlags oder der abgeschiedenen Schicht. Das Gas 11 fließt in axial symmetrischer Strömung auswärts zu den Kanten des Substrats 10. Das Substrat 10 ist mit Hilfe von Abstandshaltern 60 oberhalb der Basis 15 abgestützt. Die Basis ist mittels Zwischenstücken 81 und durch die vertikalen Wände des Ständers 80 über dem letzteren gehalten. Durch einen Kanal im Ständer 80 und durch eine Öffnung 83 in der Basis 15 strömt ein Gas 13 zu dem Raum zwischen der Basis und dem Substrat. Diese radial auswärts gerichtete Strömung führt in Verbindung mit der radial auswärts gerichteten Strömung des Trägergases 11 unerwünschte Dotieratome des Substrats vom Abscheideteil des Substrats weg. Fig. 4 shows a way to prevent self-doping of the precipitate or the deposited layer. The gas 11 flows outward in an axially symmetrical flow to the edges of the substrate 10 . The substrate 10 is supported above the base 15 with the aid of spacers 60 . The base is held above the latter by means of intermediate pieces 81 and by the vertical walls of the stand 80 . A gas 13 flows through a channel in the stator 80 and through an opening 83 in the base 15 to the space between the base and the substrate. This radially outward flow, in conjunction with the radially outward flow of the carrier gas 11, leads undesired doping atoms of the substrate away from the deposition part of the substrate.

Arbeitsweise der bevorzugten Ausführungsform:Operation of the preferred embodiment:

Der Aufbau des Reaktors zum chemischen Aufdampfen ist so getroffen, daß die vorteilhaften Wirkungen eines axial symmetrischen Flusses des Trägergases über ein Substrat ausgenützt werden. Diese Gestaltung des Gasflusses, die auch als Stagnationspunkt-Fluß bezeichnet wird, ergibt die Vorteile einer radialen Gleichförmigkeit der Konzentration der Abscheidematerialien in der Nähe des Substrats, einer radialen Gleichförmigkeit der Temperatur-Isothermen im Gas oberhalb der Substratoberfläche und einer radialen Gleichförmigkeit der Geschwindigkeiten der chemischen Reaktionen im Gas und auf der Substratoberfläche.The structure of the chemical vapor deposition reactor is as follows met that the beneficial effects of an axial symmetrical flow of the carrier gas over a substrate be exploited. This design of the gas flow that also known as the stagnation point flow, gives the Advantages of radial concentration uniformity of the deposition materials near the substrate, one radial uniformity of temperature isotherms in the gas above the substrate surface and radial uniformity the rates of chemical reactions in the gas and on the substrate surface.

Die Vorrichtung 70, welche bei der bevorzugten Ausführungsform aus Materialplatten mit Öffnungen in der dem Substrat nächsten Platte bestehen kann, ergibt eine brauchbare Technik zum Einbringen der axial symmetrischen Gasströmung in die Kammer. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen an den Ecken von gleichseitigen Dreiecken angeordnet. Es ist eine Vorrichtung, z. B. die Leitplatte 91 vorgesehen, die sicherstellt, daß das Abziehen des Trägergases den axial symmetrischen Gasfluß nicht merklich stört. Die Vorrichtung 70 ist typischerweise aus einem Material hergestellt, das fähig ist, einen großen Teil der Strahlung zu der Basis/Substrat-Kombination zu übertragen. In ähnlicher Weise sind die Heizkammern so ausgeführt, daß die axiale Symmetrie der Abscheidung unterstützt und eine gleichförmige Temperatur über dem Substrat aufrechterhalten wird. In den Heizkammern befinden sich eine Vielzahl von Lampen 50. Die Wände der Kammern 53 sowie der reflektierende Bereich 52 und die Parabol-Reflektoren 51 sind mit einem hochgradig reflektierenden Material überzogen, um den thermischen Wirkungsgrad zu begünstigen und den Bereich von virtuellen Wärmequellen zu vergrößern, die von dem resultierenden Substrat zu sehen sind. Unter Bezugnahme beispielsweise auf Fig. 2 ist zu erkennen, daß die Kante des Substrats nicht der gleichen Strahlung ausgesetzt ist wie der übrige Teil des Substrats, und zwar mangels Heizquellen in der Richtung des Bereichs 90. Zur Kompensation dieser kühleren Umgebung können die äußersten Heizlampen mit zusätzlicher Leistung betrieben werden, wodurch die Strahlungsheizung in dem Bereich vergrößert wird. Zur Kompensation der größeren Wärmeverluste des äußeren Substratbereichs können auch die Stellungen der Heizelemente verändert werden, indem die äußersten Heizlampenanordnungen neigbar eingerichtet werden, oder die Heizkammern gut über das Substrat hinaus erstreckt werden. Die Seiten der Heizkammern können mit hochgradig reflektierendem Material versehen werden, was, vom Substrat aus gesehen, wegen der reflektierten Strahlung den Effekt zusätzlicher Wärmequellen ergibt. Um die sich aus der Verwendung von diskreten Heizquellen ergebende Struktur zu mildern, ist die Ausrichtung der Heizlampen bezüglich der Ausrichtung der Heizlampen in der anderen Kammer gedreht. Zur weiteren Herabsetzung einer verbleibenden thermischen Struktur kann der das Substrat tragende Ständer gedreht werden.Device 70 , which in the preferred embodiment may be made of material plates with openings in the plate closest to the substrate, provides a useful technique for introducing the axially symmetrical gas flow into the chamber. In the preferred embodiment, the openings are arranged at the corners of equilateral triangles. It is a device, e.g. B. the guide plate 91 is provided, which ensures that the removal of the carrier gas does not noticeably interfere with the axially symmetrical gas flow. The device 70 is typically made of a material that is capable of transmitting a large portion of the radiation to the base / substrate combination. Similarly, the heating chambers are designed to support the axial symmetry of the deposition and to maintain a uniform temperature over the substrate. A plurality of lamps 50 are located in the heating chambers. The walls of the chambers 53 as well as the reflective area 52 and the parabolic reflectors 51 are coated with a highly reflective material to favor thermal efficiency and to enlarge the area of virtual heat sources that can be seen from the resulting substrate. For example, referring to FIG. 2, it can be seen that the edge of the substrate is not exposed to the same radiation as the rest of the substrate, due to the lack of heat sources in the direction of region 90 . To compensate for this cooler environment, the outermost heating lamps can be operated with additional power, which increases the radiant heating in the area. To compensate for the greater heat losses in the outer substrate area, the positions of the heating elements can also be changed by making the outermost heating lamp arrangements tiltable, or by extending the heating chambers well beyond the substrate. The sides of the heating chambers can be provided with highly reflective material, which, viewed from the substrate, gives the effect of additional heat sources due to the reflected radiation. In order to alleviate the structure resulting from the use of discrete heating sources, the orientation of the heating lamps is rotated with respect to the orientation of the heating lamps in the other chamber. To further reduce a remaining thermal structure, the stand supporting the substrate can be rotated.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Gasströmung 13 zum Vermindern der Selbstdotierung eingesetzt werden kann. Die Gasströmungen der Gase 11 und 13 bewirken, daß Dotiermaterialien, die von der Unterseite des Substrats abgedampft sind, von der die Niederschlagsmaterialien empfangenden Substratoberfläche weggeführt werden. Der Ständer besteht typischerweise aus einem Material, das für einen großen Teil des Spektrums der Heizstrahlung transparent ist. Fig. 4 shows an embodiment of the invention can be employed in the gas flow 13 to reduce the autodoping. The gas flows of gases 11 and 13 cause dopants that have evaporated from the underside of the substrate to be carried away from the substrate surface receiving the precipitation materials. The stand typically consists of a material that is transparent to a large part of the spectrum of the heating radiation.

Eine dünnere Gestaltung oder Eliminierung der das Substrat tragenden Basis kann die Masse reduzieren, die zum Erreichen des thermischen Gleichgewichts aufgeheizt werden muß. Durch Verminderung der thermischen Masse können in einer gegebenen Zeit mehr Substrate behandelt und eine größere Produktivität erzielt werden.A thinner design or elimination of the substrate load-bearing basis can reduce the mass required to achieve it of thermal equilibrium are heated got to. By reducing the thermal mass in treated more substrates at one time and one greater productivity can be achieved.

Die Substrate können in passender Weise relativ zu der Platte, durch welche das Trägergas eingebracht wird, auf- oder abbewegt werden. Diese Flexibilität der Anordnung ergibt eine zusätzliche Steuerung der Abscheidekonditionen.The substrates may suitably be relative to that Plate through which the carrier gas is introduced, or be moved. This flexibility of arrangement results in additional control of the separation conditions.

Eine weitere Ungleichförmigkeitsquelle ist das Strahlungsfeld, das die Basis/Substrat-Kombination aufgrund der Absorbtionscharakteristiken und der Temperatur der Vorrichtung 70, des Ständers und irgendwelcher anderer struktureller Teile, die zwischen den Strahlungsquellen und der Basis/Substrat-Kombination eingefügt werden müssen, empfindet. Es muß den sich im Strahlungsfeld ergebenden Strömungen Rechnung getragen werden, die sich aus dem Vorhandensein dieser Elemente ergeben, sowie dem sich aus der Absorbtion und Emission von Strahlung ergebenden thermischen Einfluß der strukturellen Teile.Another source of non-uniformity is the radiation field that the base / substrate combination senses due to the absorption characteristics and temperature of the device 70 , the stand, and any other structural parts that must be inserted between the radiation sources and the base / substrate combination. The currents resulting in the radiation field, which result from the presence of these elements, and the thermal influence of the structural parts resulting from the absorption and emission of radiation must be taken into account.

An den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen können vielerlei Abwandlungen vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.On the illustrated and described embodiments can be made various modifications without the scope of the invention is exceeded.

Claims (19)

1. Reaktor für die chemische Dampfabscheidung auf ein beheiztes Substrat, mit einer Substrateinrichtung, die eine kreisrunde Gestaltung hat, gekennzeichnet durch eine Heizvorrichtung zum gleichförmigen Aufheizen der Substrateinrichtung und eine Gasströmungseinrichtung zum Schaffen eines axial symmetrischen Gasflusses über die Substrateinrichtung hinweg.1. Reactor for chemical vapor deposition on a heated substrate, with a substrate device which has a circular design, characterized by a heating device for uniformly heating the substrate device and a gas flow device for creating an axially symmetrical gas flow over the substrate device. 2. Reaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Tragvorrichtung zum Tragen der Substrateinrichtung, wobei es die Tragvorrichtung ermöglicht, einen Abstand zwischen der Gasströmungseinrichtung und der Substrateinrichtung zu steuern.2. Reactor according to claim 1, characterized by a Carrying device for carrying the substrate device, the carrying device allowing a distance between the gas flow device and the substrate device to control. 3. Reaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trageinrichtung zum Tragen des Substrats, wobei die Tragvorrichtung fähig ist, das Substrat zu drehen.3. Reactor according to claim 1, characterized by a Carrier for carrying the substrate, wherein the Carrier is able to rotate the substrate. 4. Reaktor nach Anspurch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmungseinrichtung eine Vorrichtung aufweist, die das Gas mit gleichförmiger Geschwindigkeit senkrecht zu einer Oberfläche des Substrats gerichtet einführt.4. Reactor according to Claim 1, characterized in that that the gas flow device is a device which has the gas at a uniform rate directed perpendicular to a surface of the substrate introduces. 5. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung eine erste und eine zweite Kammer aufweist, wobei mindestens eine der Kammern eine Vielzahl von Heizlampen enthält.5. Reactor according to claim 1, characterized in that the heater has a first and a second  Has chamber, at least one of the chambers contains a variety of heating lamps. 6. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Innenwände der Kammern mit einem hochgradig reflektierenden Material überzogen ist.6. Reactor according to claim 1, characterized in that at least part of the inner walls of the chambers covered with a highly reflective material is. 7. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axial symmetrische Gasströmung die Konfiguration einer Stagnationspunkt-Gasströmung ermöglicht.7. Reactor according to claim 1, characterized in that the axially symmetrical gas flow is the configuration allows a stagnation point gas flow. 8. Reaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kammer mit einer Vielzahl von Öffnungen, die im wesentlichen eine axiale Symmetrie bezüglich der Substrateinrichtung aufweisen und von dieser im wesentlichen gleich weit entfernt sind, wobei die Heizeinrichtung eine Vielzahl von Heizlampen aufweist, die eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur in der Substrateinrichtung herbeiführen, und wobei mindestens eine Öffnung im wesentlichen symmetrisch um einen Umfang der kreisförmigen Substrateinrichtung herum angeordnet ist.8. Reactor according to claim 1, characterized by a Chamber with a variety of openings that are essentially an axial symmetry with respect to the Have substrate device and essentially of this are equally far away, with the heater has a large number of heating lamps, which is a substantially uniform temperature in bring about the substrate device, and wherein at least one opening is substantially symmetrical around a circumference of the circular substrate device is arranged around. 9. Reaktor nach Anspurch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer aus einem Material gefertigt ist, das strahlungsdurchlässig ist.9. Reactor according to Claim 8, characterized in that that the chamber is made of a material that is translucent. 10. Reaktor nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Öffnungseinrichtung unterhalb der Substrateinrichtung zum Einführen einer zweiten Gasströmung zu der Substrateinrichtung.10. Reactor according to claim 8, characterized by a Opening device below the substrate device for introducing a second gas flow to the Substrate device. 11. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizlampen oberhalb und/oder unterhalb der Substrateinrichtung angeordnet sind.11. Reactor according to claim 8, characterized in  that the heating lamps above and / or below the substrate device are arranged. 12. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrateinrichtung von einer Basis getragen ist.12. Reactor according to claim 8, characterized in that the substrate device is supported by a base is. 13. Reaktor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer und die mindestens eine Öffnung so gestaltet sind, daß eine Stagnationspunkt-Gasströmung geschaffen wird.13. Reactor according to claim 8, characterized in that the chamber and the at least one opening are designed so that a stagnation point gas flow is created. 14. Reaktor nach Anspurch 8, gekennzeichnet durch eine erste Heizkammer, die auf einer ersten Seite der Substrateinrichtung angeordnet ist, und eine zweite Heizkammer, die auf einer zweiten Seite der Substrateinrichtung angeordnet ist, wobei die erste und die zweite Heizkammer eine Vielzahl von Heizlampen aufweisen und die Heizlampen der ersten Heizkammer im wesentlichen senkrecht zu den Heizlampen der zweiten Heizkammer angeordnet sind.14. Reactor according to claim 8, characterized by a first heating chamber on a first side of the substrate device is arranged, and a second Heating chamber on a second side of the substrate device is arranged, the first and the second heating chamber have a plurality of heating lamps and the heating lamps of the first heating chamber in the essentially perpendicular to the heating lamps of the second Heating chamber are arranged. 15. Reaktor nach Anspurch 8, gekennzeichnet durch Mittel zum Drehen der Substrateinrichtung.15. Reactor according to claim 8, characterized by means for rotating the substrate device. 16. Verfahren zur chemischen Dampfabscheidung unter Verwendung des Reaktors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gleichmäßiges Substrat gebildet wird, das Substrat gleichmäßig auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt wird und an dem Substrat ein Gas vorbeigeleitet wird, wobei die Gasströmung eine axiale Symmetrie aufweist und das Gas Materialien zum Abscheiden auf dem Substrat enthält.16. Chemical vapor deposition method using of the reactor according to claim 1, characterized characterized in that a uniform substrate is formed becomes, the substrate evenly to a predetermined Temperature is heated and on the substrate a gas is passed by, the gas flow has an axial symmetry and the gas materials contains for deposition on the substrate. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat gedreht wird. 17. The method according to claim 16, characterized in that that the substrate is rotated.   18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Gasströmung eingebracht und an einer zweiten Oberfläche des Substrats vorbeigeführt wird, um die Selbstdotierung zu vermindern.18. The method according to claim 16, characterized in that that introduced a second gas flow and guided past a second surface of the substrate to reduce self-funding. 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Vorbeileitens eines Gases das Erzeugen einer Stagnationspunkt-Gasströmung bezüglich des Substrats umfaßt.19. The method according to claim 16, characterized in that that the pass by step of a gas generating a stagnation point gas flow with respect to the substrate.